201592. lajstromszámú szabadalom • Eljárás agyagásványokat tartalmazó fluidumtároló rétegek kezelésére az agyag-hatások inhibitálásával
1 HU 201592 B 2 A találmány tárgya eljárás agyagásványokat tartalmazó fluidumtároló rétegek kezelésére az agyaghatások inhibitálásával. A találmány tárgya közelebbről olyan eljárás, amelyben az agyagásványokat tartalmazó fluidumtárolók, különösen a szénhidrogéneket tartalmazó homokkő, magas márgatartalmú tárolókban lévő agyagásványok ioncseréjének és ionos környezetének előnyös módosításával csökkentjük az agyagásványok duzzadási és elektrosztatikus diszpergálódási hajlamát úgy, hogy részint a 2:1 rétegszerkezetű agyagásványok Ca2* és/vagy Mg2* ionkészletét lecseréljük az agyagszerkezetbe erősebben vagy maradandóan beépülő kationokkal, másrészt a felületi negatív töltéseket alkalmas egy- vagy tóbbértékü kationokkal lekötjük, vagy mindkét folyamatot együttesen hajtjuk végre, a tárolóba mélyített teremlő-, visszasajtoló-, megfigyelő-, reagálókutakon keresztül bejuttatott oldatokkal aminek következtében az agyagásványok C-tengely irányú, duzzadása nagymértékben lecsökken, a belső hidrátvíz-tartalom lecsökken, a felületi szorpciós helyek inaktívvá válnak, amely változások közös eredményeként az agyagásványok stabilizálódnak, az agyagok diszpergálódásából származó permeabilitás-csökkenés korlátozódik vagy megszűnik, továbbá csökken a tárolórendszer kezelt részének szorpcióképessége, a nedvesítési tulajdonságok gyors változásai kiküszöbölődnek, vagyis a tárolóréteg a további termelési és/vagy viszszasajtolási műveletekre stabilizált, kezelt állapotban áll rendelkezésre. Ismeretes szénhidrogéntermelés gyakorlatából, hogy a termelő- és visszasajtoló kutak viselkedését jellemző paraméterek hosszabb rövidebb működési időtartam alatt - számottevően leromlanak, a ki- és beáramlási zónák egyre inkább a nagy áteresztőképességű tárolórészekre korlátozódnak, tehát az aktiv fluidumáramlás elsősorban a nagy mobilitású fluidumok javára tolódik el. E káros jelenség (állapot) kialakulásában egyéb tényezők mellett - rendkívül fontos szerepet játszanak a tárolókózetek, különösen a homokkövek, homokok, márgás homokkövek, finomszemcsés márgák, stb. agyagásványai, amelyek közül a 2:1 rétegszerkezetű, duzzadóképes agyagok ioncseréje, diszpergálódósa okozza a legnagyobb hidrodinamikai problémákat. A diszpergálódáson túl, elsősorban a visszasajtoló kutak elárasztott kőzettérfogatában fontos módon, a szorpciós tulajdonságok kedvezőtlenné válnak, vagy kedvezőtlenek maradnak, ami például különböző célú vegyszerbesajtolások szorpciós veszteségei tekintetében rendkívül káros, növeli a beavatkozás költségeit, csökkenti a kedvező hatást. A fluiduratárolók letermelése során, különösen pedig a másod- és harmadlagos termelési módszerek alkalmazása során, a tárolókőzet és a telepfluidumok alkotta rendszer fizikai, fizikai-kémiai egyensúlya (kvázi egyensúlya) folyamatosan változik. E változások nemcsak a fluidumok tulajdonságaira, hanem - a fluidum-szilárd kémiai kölcsönhatások következtében - az egész rendszer eredő tulajdonságaiban okoznak kedvezőtlen karakter-módosulásokat, elsősorban a hidrodinamikai paraméterekben, különösen pedig az áteresztőképesség inhomogenitásának növekedésében, átlagértékének csökkenésében. E tekintetben rendkívül fontos szerep jut a duzzadó agyagásványoknak, amelyek - 2:1 rétegszerkezetük kiegyenlítetlen töltésállapota következtében - olyan ioncsere folyamatokban vesznek részt, amelyekben szerkezeti Ca2* és Mg2* ionjaikat könnyen cserélik Na* és H* ionokra, amelyek a réteges agyagszerkezetek duzzadását, az agyag hidratálhatósógának, instabilitásának növekedését eredményezik. A megnövekedett szerkezeti csatornák nagyobb szorpciós képességet határoznak meg, a további ioncserére való hajlam megnő (ugyancsak a szerkezet fellazulása miatt). Súlyos következményei a folyamatnak azonban az agyagcellák teljes diszpergálódásából erednek, mivel az agyagmigráció az áteresztőképesség drasztikus csökkenéséhez vezet. Nyilvánvaló, hogy a tárolókőzetek agyagásványai sem kémiai tulajdonságaik, sem fizikai eloszlásuk tekintetében nem homogének, ezért nemcsak az ionos környezettel, hanem a kőzet egészének stabilitásával kapcsolatban van fontos szerepük, lévén az agyagásványok szemcséi például a márgás szerkezetek természetes cementező anyagai is. Amikor kedvezőtlen irányú ioncsere folyamat hatására (feleslegben bejutó vagy bejuttatott Na* és H* ionkoncentráció), a 2:1 rétegszerkezet duzzad, jelentős szerkezeti fellazulás következik be, az agyagszemcsék diszpergálódása megindul, ugyanakkor azonban a cementáló hatás is erősen csökken, vagyis a tárolókőzet érintett szakaszainak hidrodinamikai stabilitása lecsökken, szemcsemigráció indul meg, ami a tárolókőzet különböző szakaszain, különösen pedig az átlagosnál nagyobb áramlási sebességű területeken, lokálisan vagy nagykiterjedésű szakaszokon, permeabilitás csökkenéshez vezet. A hidrogénion kedvezőtlen hatásának lehet olyan következménye, hogy például a kútsavazási munkálatok eredménytelennek bizonyulnak, vagy nincsenek arányban a kezelés során alkalmazott sav mennyiségével. A jelenségek a termelési gyakorlatból ismertek, ezért számos rétegkezelési, kúttalp kezelési eljárást dolgoztak ki és alkalmaznak, ezek sorában nincs azonban olyan, amelyben a fent vázolt agyaghatások tudatos inhibitálása lenne a meghatározó szempont, jóllehet bizonyos kezelési módok során az agyagásványok állapota is módosul (fiz esetek nagy többségében kedvezőtlen irányban). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
